硬质聚氨酯泡沫塑料氧指数测量结果的不确定度评定

高玉宝，侯荣浩

(石油和化学工业节能产品质量监督检验中心，辽宁 大连 116031)

硬质聚氨酯泡沫塑料氧指数测量结果的不确定度评定

高玉宝，侯荣浩

(石油和化学工业节能产品质量监督检验中心，辽宁 大连 116031)

通入氧、氮混合气体，在不同氧浓度下试验最小氧浓度，对其测量结果的不确定度所产生的原因进行分析，并据此对测定结果的不确定度进行了评定。

氧指数；硬质聚氨酯泡沫塑料；不确定度

硬质聚氨酯泡沫塑料，简称聚氨酯硬泡。聚氨酯硬泡多为闭孔结构，具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，广泛用于冰箱、冰柜的箱体绝热层，冷库、冷藏车等绝热材料，建筑物、储罐及管道保温材料，少量用于非绝热场合，如仿木材、包装材料等。一般而言，较低密度的聚氨酯硬泡主要用作隔热/保温材料，较高密度的聚氨酯硬泡可用作结构材料(仿木材)。

氧指数是评价塑料及其他高分子材料相对燃烧性的一种表示方法，以此判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度，非常有效。测量结果不确定度的评定在实验室质量管理和质量控制中起着重要作用。本文依据中国实验室国家认可委员会编制的测量不确定度要求的实施指南[1]，根据技术规范JJF 1059.1—2012对硬质聚氨酯泡沫塑料氧指数测量结果不确定度进行了评定。

1 方法提要[2]

1. 准备试样。把硬质聚氨酯泡沫塑料用切割机将其切成(150×13×13)mm，并准备15条。

2. 分别在15条试样的任意端50 mm处划线，将另一端插入燃烧柱内试样夹中。

3. 根据经验或试样在空气中点燃情况估计开始的氧浓度。如果试样在空气中迅速燃烧，则开始试验时的氧浓度设为18%(体积分数)左右；如果试样在空气中缓慢燃烧或时断时续，则开始氧浓度设为21%(体积分数)左右；如果试样在空气中离开点火源即灭，则开始氧浓度设为25%(体积分数)。

4. 打开氧气、氮气“稳压”阀，检查压力表指示值是否为 (0.1±0.01) MPa，氧气、氮气混合流量是否为 (10±0.5) L/min。如需提高氧浓度则需通过“流量”旋钮增大氧流量、减少氮流量，否则反之。试验过程中要始终保持0.1 MPa的压力和10 L/min的总和流量。

5. 确定氧浓度为估计的氧浓度后稳定30 s，用点火器点燃试样顶端。点燃试样后移出点火器立即开始计时，通过观察试样燃烧时间和燃烧长度并调整步长最终确定试样的氧指数。

2 建立数学模型

OI=cf+kd

(1)

式中，OI为试样氧浓度，%；cf为N系列最后一个氧浓度，取一位小数，%；d为测试步长，本检测仪器步长为0.1%；k为查表所得的系数，GB/T 2406.2—2009表4。

3 标准不确定度分量的评定

3.1 氧指数测定仪引入的标准不确定度u1(OI)

=0.15%

3.2 样品测量重复性引入的标准不确定度

样品重复测量次数n=8，样品氧指数的结果，见表1。

表1 样品氧指数的结果

8次重复试验结果加上试验测试结果，其平均值为26.1%。

用贝塞尔公式计算测试结果的单次测量标准差：

3.3 系数k引入的标准不确定度

本实验室购买的氧指数测定仪的步长为0.1%，而按GB/T 2406.2—2009表4确定k，是针对步长0.2%的情况，所以本试验室氧指数测定仪测出的值即可视为测试结果，无需确定k值。

3.4 测试步长d引入的标准不确定度

=0.04×0.029%=0.0012%

3.5 计量器具引入的标准不确定度

玻璃转子流量计LZJ-6型，准确度等级：2.5；测量范围：1～10 L/min；最大工作压力：1.0 MPa。玻璃转子流量计为试验辅助仪器，试验时作为工具并非作为量具使用,所以可以忽略不计。

机械秒表：购买后经检定，误差极小。且硬质聚氨酯泡沫塑料燃烧50 mm用时小于10 s(与标准规定燃烧时间限值180 s相比很短)，所以因秒表引起的测量不确定度可以忽略不计。

4 合成不确定度及扩展不确定度

由于上述各测量不确定度分量之间无相关关系，所以实验结果的不确定度

【】【】

取包含因子k=2，可求得扩展不确定度U(c)

则OI=26.1%，U=0.08%，k=2。

[1] CNAS—GL05:2011 测量不确定度要求的实施指南[M]. 北京：中国计量出版社，2011.

[2] GB/T 2406.2—2009塑料 用氧指数法测定燃烧行为 第2部分：室温试验 [S].

高玉宝，男，工程师，毕业于大连工业大学计算机管理专业，1990年从事节能保温隔热材料的研究和检测工作至今。

The Uncertainty Evaluation of Measurement Results of Rigid Polyurethane Foam Plastics Oxygen Index

GAO Yubao, HONG Ronghao

(The Petroleum and Chemical Industry Energy-Saving Product Quality Supervision Inspection Center, Dalian 116031, China)

Passes over the oxygen, nitrogen gaseous mixture, experiments the smallest oxygen concentration under the different oxygen concentration, has the reason to its measurement result uncertainty to carry on the analysis, according to the above and to determined the result the uncertainty to carry on the evaluation.

oxygen index; rigid polyurethane foam plastics; uncertainty

2017-03-01

TQ328

A

1007-7804(2017)02-0041-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2017.02.011